亞鐵磁-反鐵磁氧化物系統(tǒng)中的磁交換偏置效應.pdf

1、隨著自旋電子器件的快速發(fā)展，磁性存儲器件的存儲密度得以大大提高，使得磁電子器件更加趨于微型化。伴隨磁性器件尺度的減小，磁性材料的顆粒尺寸也進一步減小。當鐵磁性顆粒尺寸低于臨界值時，則會表現(xiàn)出超順磁效應，從而使其喪失磁存儲功能。交換偏置效應由于可以克服納米級材料所帶來的超順磁現(xiàn)象而受到人們的廣泛關注。另外，交換偏置效應本身也是一種獨特的物理現(xiàn)象，具有非常重要的科學價值和研究意義。
　　目前，雖然越來越多的材料展現(xiàn)出交換偏置效應，但其

2、研究體系仍然存在一定的局限性，關于亞鐵磁性鉻氧化物中的交換偏置效應研究較為匱乏。與此同時，能夠引起亞鐵磁性鉻氧化物具有交換偏置效應的復雜物理機制，更有待探索?；谝陨蠁栴}，本論文重點圍繞亞鐵磁性過渡金屬鉻氧化物中的磁交換偏置效應展開研究。主要研究成果和創(chuàng)新點如下：
　　(1)基于相偏析思路，采用化學共沉淀和髙溫退火處理成功地合成了具有良好界面接觸且均勻分布的NiCr2O4/Cr2O3復合樣品。實驗表明，低溫下樣品表現(xiàn)出明顯的交換偏

3、置效應，且強烈依賴測量溫度和冷卻場。給定冷卻場，交換偏置效應隨測量溫度升高而變弱，在70K附近消失；給定測量溫度，交換偏置效應隨冷卻場增加而大大增強，在冷卻場超過10kOe后交換偏置效應逐漸趨向飽和。對實驗綜合分析，認為觀察到的交換偏置效應源于界面處被凍結的反鐵磁未補償自旋對亞鐵磁自旋的釘扎作用。同時，對鍛煉效應的測試和分析證實了鍛煉效應的出現(xiàn)源于非熱和熱激活兩種機制。
　　(2)利用高能球磨將小尺寸CoCrO4顆粒和較大尺寸Ni

4、O顆粒均勻混合，直接形成CoCr2O4/NiO納米顆粒系統(tǒng)。實驗表明，CoCr2O4/NiO納米顆粒系統(tǒng)在低溫下表現(xiàn)出了可觀測的交換偏置效應，10K時，交換偏置場歷b和縱向磁化強度偏移量分別為872Oe和0.074emu/g。隨溫度升高，交換偏置效應逐漸變弱，并在90K附近消失。
　　(3)基于相偏析思路，采用化學共沉淀和高溫退火處理成功地制備了具有良好界面接觸且均勻分布的NiCr2O4/NiO二相復合系統(tǒng)。實驗表明，樣品在低溫下

5、表現(xiàn)出非常明顯的交換偏置效應。10K時，HEB和Mshift分別高達11.86kOe和0.7emu/g,遠高于NiCr2O4/Cr2O3樣品相同條件下得到的值，且溫度、冷卻場以及鍛煉循環(huán)次數(shù)對磁交換偏置的影響均明顯不同于NiCr2O4/Cr2〇3。另外，樣品中存在類自旋玻璃相得到證實。基于類自旋玻璃相中被凍結自旋和可翻轉自旋間的互相釘扎，對溫度、冷卻場以及鍛煉循環(huán)次數(shù)對磁交換偏置的影響進行了分析和解釋。將NiCr2O4/NiO中不尋常的

6、交換偏置效應歸因于兩相界面處類自旋玻璃相的形成，其使得界面處自旋受挫區(qū)域的面積變大且被凍結自旋和可翻轉自旋間互相釘扎現(xiàn)象更為強烈，從而導致明顯增強的交換偏置效應。
　　(4)對NiCr1.9Mn0.1O4單相樣品的磁行為、交換偏置效應及變化規(guī)律、類自旋玻璃相存在的跡象等進行了系統(tǒng)地實驗研究和分析。結果表明，亞鐵磁單相鉻氧化物也表現(xiàn)出類似于NiCr2O4/NiO中所看到的交換偏置效應。對A-T規(guī)律、高場弛豫、HEB和Mshift隨溫